正交試驗設(shè)計論文Word版

1、燕山大學正交試驗設(shè)計課程設(shè)計題目：正交試驗設(shè)計在牌照識別中的應(yīng)用學院（系）： 理學院 年級專業(yè)： 11經(jīng)濟統(tǒng)計 學 號： 110108020005 學生姓名： 呂凱旋 指導(dǎo)教師： 孟憲云 教師職稱： 教授 完成時間：2014年11月4日燕山大學課程設(shè)計（論文）任務(wù)書整理為word格式院（系）： 理學院 基層教學單位：燕山大學 學 號110108020005學生姓名呂凱旋專業(yè)（班級）經(jīng)濟統(tǒng)計設(shè)計題目正交試驗設(shè)計在牌照識別中的應(yīng)用設(shè)計技術(shù)參數(shù)方差極差均值設(shè)計要求1. 嚴格遵守學習紀律，不得遲到、早退和曠課;2. 學習態(tài)度端正, 勤于思考, 注重理論聯(lián)系實踐;3. 了解課程的基本理論和基本知識, 概

2、念清晰，主次分明;4論文推導(dǎo)合理, 條理清楚, 層次分明, 結(jié)論正確, 撰寫規(guī)范, 圖表清晰工作量綜合運用所學知識解決實際問題, 提高分析問題和解決問題的能力,體現(xiàn)壽險精算程理論的具體應(yīng)用, 撰寫一篇完整的論文.工作計劃1確定課程設(shè)計內(nèi)容；第1天2搜集、整理相關(guān)資料；第2天3對問題進行建模；第34天4結(jié)合理論、軟件進行模型求解；第56天5對論文細節(jié)進行修改，提交課程設(shè)計論文第7天參考資料1 杜建波，任洪娥車牌自動識別技術(shù)探討J信息技術(shù)，2005，29(5)：52542 孟國強車輛牌照識別系統(tǒng)的原理及算法研究D吉林：吉林大學汽車學院，20023 張耀躍，霍金龍汽車牌照自動識別技術(shù)在高速公路收費中

3、的應(yīng)用J遼寧交通科技，2004，(3)：5457指導(dǎo)教師簽字基層教學單位主任簽字說明：此表一式四份，學生、指導(dǎo)教師、基層教學單位、系部各一份。2014年11月1日 燕山大學課程設(shè)計評審意見表整理為word格式指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日整理為word格式摘要摘要：車輛牌照識別技術(shù)是智能交通系統(tǒng)中采集交通數(shù)據(jù)的重要技術(shù)手段。本文將正交試驗設(shè)計方法應(yīng)用于車輛牌照識別技術(shù)影響因素分析。在歸納了影響牌照識別準確度的主要因素的基礎(chǔ)上，以上海市虹橋路測試數(shù)據(jù)為實例，運用正交試驗設(shè)計方法進行分析，得出了光線為車輛牌照識別技術(shù)主要影響因素的結(jié)論，進而給出了提高車輛牌照識別正確度的建議。關(guān)鍵詞

4、 牌照識別；正交試驗設(shè)計；影響因素；智能交通系統(tǒng)整理為word格式AbstractAbstract：The license plate recognition(LPR)is an important technology of traffic data collecting intelligent traffic systemThis paper presents orthogonal experimental design(OED) method to the analysis of factors impacting LPRThen，main factors influence on th

5、e LPR are sortedBased on the real sample of Hongqiao Road in Shanghai，the OED method is found feasibleAlso，it concludes that light is the key factor affecting LPRAnd correspondent conclusion and advices of LPR were put forwardKey words license plate recognition；orthogonal experimental design；influen

6、cing factors；intelligent traffic system整理為word格式目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1 課題背景1第二章 預(yù)備知識22.1 牌照識別技術(shù)22.1.1 牌照識別技術(shù)原理22.1.2 牌照識別技術(shù)影響因素分析42.2 正交試驗設(shè)計42.2.1 正交試驗設(shè)計原理42.2.2 OED法的優(yōu)點42.2.3 OED法的應(yīng)用步驟5第三章 試驗設(shè)計53.1 基于正交試驗設(shè)計法的牌照識別影響因素分析53.2 試驗設(shè)計63.3 試驗結(jié)果分析7第四章 結(jié)論9參考文獻10整理為word格式第一章 緒論1.1 課題背景智能交通系統(tǒng)是21世紀世界道路交通的發(fā)展趨

7、勢。交通信息采集系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在眾多的數(shù)據(jù)采集技術(shù)中，車輛牌照識別技術(shù)(License Plate Recognition，LPR)是一個非常重要的發(fā)展方向。該技術(shù)能對車輛牌照進行自動識別，從而實現(xiàn)對車輛的自動登記、驗證、監(jiān)視、報警等功能，大大提高智能化管理水平，減少人力物力投入，降低勞動強度。其應(yīng)用場合包括：高速公路收費管理系統(tǒng)；城市交通車輛管理、監(jiān)控；電子警察系統(tǒng)；智能停車場、智能小區(qū)管理；車牌驗證；車流統(tǒng)計等。牌照識別技術(shù)存在的主要問題是它的準確度，它受到多種因素(如天氣、光線、車牌污損等)的綜合影響。到底哪些因素引起了識別錯誤的現(xiàn)象?其中哪些因素對LPR技術(shù)的準確度有顯著的

8、貢獻? 主要影響因素的識別可通過試驗驗證，但全樣本試驗工作量巨大，難以實現(xiàn)。正交試驗法(Orthogonal Experimental Design ,OED)是解決這一問題的高效方法。使用OED方法，能夠大幅度減少試驗次數(shù)且不會降低試驗的可信度。整理為word格式第二章 預(yù)備知識2.1 牌照識別技術(shù)2.1.1 牌照識別技術(shù)原理汽車牌照識別技術(shù)(LPR)是一個以特定目標為對象的專用計算機視覺系統(tǒng)，能從一幅圖像中自動提取車牌圖像，自動分割字符，進而對字符進行識別。該技術(shù)對采集到的汽車圖像進行處理，能夠?qū)崟r準確地自動識別出車牌的數(shù)字、字母及漢字字符，并以計算機可直接運行的數(shù)據(jù)形式給出識別結(jié)果1。L

9、PR的基本工作流程為：(1)車輛檢測：當車輛到達車檢器時，車檢器向處理單元發(fā)出車輛到達信號(也可能沒有車檢器，僅采用視頻虛擬車檢器觸發(fā))；(2)圖像抓拍：處理單元接收到到達信號后，啟動抓拍單元并發(fā)出輔助光，采集攝像頭送出的圖像信號；(3)牌照識別：將攝像頭拍攝到的包含車輛牌照的圖像通過視頻卡輸入計算機進行預(yù)處理，再由檢索模塊對牌照進行搜索、檢測、定位，并分割出包含牌照字符的矩形區(qū)域，然后對牌照字符進行二值化并將其分割為單個字符，規(guī)整后輸入字符識別子系統(tǒng)進行識別。其流程如圖1所示。整理為word格式圖像抓拍圖像采集車輛檢驗車輛定位拍照識別圖像預(yù)處理拍照定位車牌分割字符切分、識別數(shù)據(jù)庫圖1 LPR

10、工作流程圖2.1.2 牌照識別技術(shù)影響因素分析車輛牌照識別系統(tǒng)應(yīng)具有很高的識別正確率，對環(huán)境光照條件、拍攝位置和車輛行駛速度等因素的影響應(yīng)有較大的容閾，并且要滿足實時性要求2。從人類視覺基本原理分析，要想看清一幅圖像必須具備三個條件：圖像本身必須清晰、眼睛視力必須好、必須要有適當?shù)墓饩€。車輛牌照識別技術(shù)就是根據(jù)視覺的基本原理而確定的，是一個集成像、光源、識別三位一體的完整的過程3。其難點為：(1)算法(包括牌照區(qū)域定位、變形旋轉(zhuǎn)校對、污損修復(fù)、字符切分、識別)；(2)成像環(huán)節(jié)(包括環(huán)境光影響、車輛高速運動成像)。本文僅討論外界因素對車輛牌照識別技術(shù)的影響，不涉及技術(shù)本身。因此，在本試驗中，可將

11、車輛牌照識別技術(shù)的主要影響因素歸結(jié)為交通流條件、光照條件與環(huán)境條件。根據(jù)實際情況，交通流條件考慮流量因素，如高峰時段、平峰時段；光照條件考慮光線明、暗；環(huán)境條件考慮天氣因素，如晴、雨。整理為word格式2.2 正交試驗設(shè)計2.2.1 正交試驗設(shè)計原理正交試驗設(shè)計(0rthogonal Experimental Design)是一種解決多因素、多水平對比試驗的數(shù)學方法。它依據(jù)數(shù)學原理，根據(jù)正交性從大量的試驗因素中挑選具有正交性質(zhì)的因素和水平指標，通過均衡搭配組合使用那些具有代表性，典型性的組臺進行試驗。這些有代表性的點具備了“均勻分散、齊整可比”的特點，町雌涵蓋各個因素組合的情況，極大地減少了試

12、驗的次數(shù)。用少而有代表性的試驗反映出全面情況，提高了工作效率。2.2.2 OED法的優(yōu)點一般認為，正交試驗設(shè)計具有以下特點4,5,6。(1)考察因素及水半臺理、分梅均勻。(2)不需進行重復(fù)試驗，誤差便可估計出來且計算精度高。(3)找出了最主要因素，便于進一步試驗。(4)因素越多、水平越多、因素之間交互作用越多，正交裹的作用越大。在分析車輛牌照識別影響因索的試驗中，可以利用正交試驗的優(yōu)點(1）、(3)和(4)柬大幅降低試驗的數(shù)量并保證試驗質(zhì)量。2.2.3 OED法的應(yīng)用步驟牌照識別技術(shù)準確率的影響因素十分復(fù)雜，是許多影響因素共同作用的結(jié)果。如前文所述，主要的影響因素可以歸納為交通流條件、光線條件

13、和天氣條件。以牌照識別技術(shù)影響因素為分析對象，其應(yīng)用步驟如下：(1)明確研究對象的目的，確定考核指標；(2)挑因素，選擇臺適的正交裘i選水平，制定因索水平表，確定試驗方案；整理為word格式(3)對試驗結(jié)果進行分析。第三章 試驗設(shè)計3.1 基于正交試驗設(shè)計法的牌照識別影響因素分析本文選擇上海虹橋路淮每路的測試路作為分析對象(見圖2)。設(shè)路段為四車道，機動車與非機動車之間為物理分隔。通過對2007年9月11日2007年9月21日問工作日的流量統(tǒng)計分析可知，該路段機動車日平均流量約為2400輛，流量時變具有穩(wěn)定的變化規(guī)律，早、晚高峰時段及平峰時段明顯。該案例對于分析牌照識別影響因素具有重要的借鑒作

14、用。圖2 虹橋路3.2 試驗設(shè)計根據(jù)實際情況交通流條件考慮流量因素，分為高峰時段和平峰時段兩個水平光照條件分為明、暗兩個水平；環(huán)境條件考慮天氣因素分為晴、雨兩個。困此，本次試驗中分析這3個因素對牌照識別準確率影響的顯著性。具體影響因素和水平指標設(shè)置如表整理為word格式1。表1 影響因素和水平指標表影響因素流量光線天氣水平1 高峰2 平峰1 明2 暗1 晴2 雨由于影響因索是3個，每個因素的水平為2，所以選用正交表，將進行4次試驗(僅為全面試驗次數(shù)的50)。試驗計劃見表2：表2 基于方法的OED試驗計劃表編號影響因素流量光線天氣11 高峰1 明1 晴21 高峰2 暗2 雨32 平峰1 明2 雨

15、42 平峰2 暗1 晴即方案組合為：晴天早高峰(07.9.12.89點)雨滅晚高峰(07.9.18.1819點)雨天白天平峰(07.9.18.78點)晴天夜晚平峰(07.9.12.1819點)從正交試驗設(shè)計后的方案綴合結(jié)果中看出：試驗條件均衡的分散在配合完全的水平組合中，因而代表性強容易出現(xiàn)好條件，具有均衡分散性；對于每列因素，在各個水平的結(jié)果之和中，其他因素各個水平的出現(xiàn)次數(shù)都是相同的，這保證了在各個水平的效果中，最大限度地排除了其他因素的干擾，因而能最有效地進行比較。整理為word格式考核指標：捕獲率、識別正確率和總正確率。各指標的計算方法見公式(1)，式(2)、式(3)；捕獲事=捕獲數(shù)實

16、際流量 (1)識別正確率=正確數(shù)(捕獲數(shù)一重拍數(shù)) (2)總正確率=捕獲率*識別正確率 (3)3.3 試驗結(jié)果分析分析結(jié)果見表。表3.1 關(guān)于捕獲率指標的直觀分析表因素流量光線天氣實驗結(jié)果實驗11 高峰1 明1 晴95.41實驗21 高峰2 暗2 雨95.33實驗32 平峰1 明2 晴97.43實驗42 平峰2 暗1 雨93.92均值195.37096.42094.665均值295.67594.62596.380極差0.3051.7951.715表3.2 關(guān)于識別正確率指標的直觀分析表因素流量光線天氣實驗結(jié)果實驗11 高峰1 明1 晴95.46實驗21 高峰2 暗2 雨85.26實驗32 平峰

17、1 明2 晴97.17實驗42 平峰2 暗1 雨96.24均值190.36096.31595.850均值296.70590.75091.215極差6.3455.5654.635表3.3 關(guān)于總正確率指標的直觀分析表因素流量光線天氣實驗結(jié)果實驗11 高峰1 明1 晴91.2實驗21 高峰2 暗2 雨81.38實驗32 平峰1 明2 晴95.07實驗42 平峰2 暗1 雨90.65均值186.29093.13590.925整理為word格式均值292.86086.01588.225極差6.5707.1202.700從表3.1,3.2,3.3分析，可以得到以下結(jié)論：(1)直接比較4個試驗的捕獲率、識

18、別正確率、總正確率，都是3號試驗的指標值最高，即雨天、白天、平峰條件下可以獲得好的試驗結(jié)果。(2)比較各列均值1、2的大小，如果均值1比均值2大，則占有該列的因素的水平1，在該評價指標上通常比水平2好。對于識別正確率和總正確率，均為平峰時段比高峰好，光線明亮比黑暗好，晴天比雨天好；捕獲率變化不大，平峰時段比高峰好，光線明亮比黑暗好，但雨天比晴天要好。(3)級差的大小用來衡量試驗中相應(yīng)因素作用的大小，級差大的因素，意味著它的兩個位級對于評價指標造成的差別比較大，通常是重要因素。根據(jù)以上結(jié)果，可將影響因素重要程度排序，分析如下：捕獲率：光線>天氣>流量。但級差值均較小，即捕獲率隨天氣、

19、光線和流量的變化不大。識別率：流量>光線>天氣。級差值均較高且相差不大，即天氣、光線和流量都對識別率有較大的影響。總正確率：光線>流量>天氣。該指標可作為總體評價參考，即光線是影響牌照識別主要影響因素?？梢钥闯?，目前的車輛牌照識別系統(tǒng)已經(jīng)達到了一定的準確度，但是，在光線條件差的情況下或者流量大時，正確率、識別率會明顯降低。這是因為：(1)現(xiàn)場光線條件隨著晝夜更替、天氣變化而截然不同，道路兩邊樹影、建筑物陰影的移動使圖像受干擾嚴重；(2)當交通量很大時，車輛間距離較小，在圖像上往往反映為兩車相連，車輛牌照被遮擋，造成漏捕。整理為word格式第四章 結(jié)論本文提出了將正交試驗設(shè)計方法應(yīng)用于車輛牌照識別技術(shù)